一轮复习学案作业第十二章第1讲光电效应波粒二象性.docx

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1、第十二章 DISHIERZHANG近代物理初步五年高考(全国卷)命题分析五年常考热点五年未考重点光电效应和能级跃迁201920182017201620151卷14题2卷17题 3卷19题 1卷35 1卷351 .物理学史的相关内容2 .原子物理与动量观点 的结合波粒二象性及近代物理学史20152 卷 35(1)核反应与核能20192018201720162卷15题3卷14题1卷17题、2卷15题2 卷 35(1)、3 卷 35(1)1 .考查方式：高考对本部分内容考查形式比较固定，一般会单一地考查某 个知识点，题型为选择题和填空题.2.命题趋势：由于本部分内容涉及点较多，今后的命题将向着多个考

2、点融 合的方向发展，且以选择题的形式考查.错误；用紫光照射某种金属可以发生光电效应，可知紫光的频率大于金属的极限频率，红光 的频率小于紫光的频率，但红光的频率不一定小于金属的极限频率，则用红光照射可能产生 光电效应，故B错误；氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，能量减小，要释放 一定频率的光子，故C错误；干涉与衍射都是波特有的性质，机械波和电磁波都具有干涉、 衍射的特性，故D正确.课时精练限时训练练规范练速度1.有一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使金属产生光电效应的措施是（）A.改用频率更小的紫外线照射B.改用X射线照射C.改用强度更大的原紫外线照射D.延长原紫外线的照射时

3、间答案B2 .（多选）光电效应实验中，下列表述正确的是（）A.光照时间越长，光电流越大B.入射光足够强就可以有光电流C.遏止电压与入射光的频率有关D.入射光频率大于极限频率时一定能产生光电子答案CD解析 光电流的大小只与单位时间内通过单位面积的光电子数目有关，而与光照时间的长短 无关，选项A错误；无论光照强度多大，光照时间多长，只要光的频率小于极限频率就不能 产生光电效应，故选项B错误；遏止电压即反向截止电压，eUo=hvW,与入射光的频率有 关，超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大，则遏止电压越 大，故选项C正确；无论光照强度多小，光照时间多短，只要光的频率大于极限

4、频率就能产 生光电效应，即一定能产生光电子，故选项D正确.3 .下列有关光的波粒二象性的说法中，正确的是（）A.有的光是波，有的光是粒子B.光子与电子是同样的一种粒子C.光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著D.大量光子的行为往往显示出粒子性答案C解析 光具有波粒二象性，故A错误；电子是组成原子的基本粒子，有确定的静止质量，是 一种物质实体，速度可以低于光速，光子代表着一份能量，没有静止质量，速度永远是光速， 故B错误；光的波长越长，波动性越明显，波长越短，其粒子性越显著，故C正确；大量光 子运动的规律表现出光的波动性，故D错误.4 .（2019云南第二次统一检测）某金属发生光

5、电效应，光电子的最大初动能反与入射光频率v 之间的关系如图1所示.已知人为普朗克常量，e为电子电荷量的绝对值，结合图像所给信 息，下列说法正确的是（）图1A.入射光的频率小于物也可能发生光电效应现象B.该金属的逸出功随入射光频率的增大而增大C.若用频率是2yo的光照射该金属，则遏止电压为 eD.遏止电压与入射光的频率无关答案c解析 由题图可知金属的极限频率为入射光的频率必须要大于等于V0才能发生光电效应 现象，选项A错误；金属的逸出功与入射光的频率无关，选项B错误；若用频率是2yo的光 照射该金属，则光电子的最大初动能为Ek = 2y（）60 =仄0=。0?,则遏止电压为Uo =，, e选项C

6、正确；遏止电压与入射光的频率有关，入射光的频率越大，则光电子的最大初动能越 大，遏止电压越大，选项D错误.5 .（2019重庆市4月调研）如图2,用导线将验电器与某种金属板连接，用一束蓝光照射金属板 时验电器金属箔片未张开，下列措施中可能使验电器金属箔片张开的是（）A.换用强度更大的蓝光照射B.换用红外线照射C.换用极限频率较大的金属板D.换用极限频率较小的金属板答案D解析 能否发生光电效应与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，选项A错误；红外线 的频率小于蓝光的频率，则换用红外线照射仍不能发生光电效应，选项B错误；根据耳=加 一九o可知，换用极限频率较小的金属板可发生光电效应，验电器金属箔

7、片会张开，选项C 错误，D正确.6. （2019陕西渭南市教学质检（二）人眼对绿光最为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530 nm 的绿光时，只要所接收到的功率不低于2.3X10-18 w,眼睛就能察觉.已知普朗克常量为 6.63X 10-34J s,光速为3X108 m/s,人眼能察觉到绿光时,每秒至少接收到的绿光光子数为 （）A. 6 B. 60 C. 600 D. 6 000答案A解析 绿光光子能量E = Av = /7C3.8X10-19 J,所以每秒内最少接收光子数= = AE2 3X 10-18X 1工6, B、C、D错误，A正确.3.8X10-197. （2019辽宁大连市第二次模

8、拟）用一束绿光和一束蓝光照射某种金属的表面，均发生了光电 效应.下列说法正确的是（）A.用蓝光照射金属时，逸出的光电子最大初动能更大8. 用蓝光照射金属时，单位时间内逸出的光电子数更多C.增加光照强度，逸出的光电子最大初动能增大D.如果换用红光照射，一定能使该金属发生光电效应答案A解析 因为蓝光频率更高，根据k=v，所以用蓝光照射时，光电子最大初动能更大， A正确；单位时间逸出的光电子数与光强有关，由于不知道光的强度，所以无法确定，B错 误；根据反=和一，可知最大初动能与光强无关，C错误；因为红光的频率比绿光的小， 但无法比较红光的频率与该金属极限频率的大小关系，故无法确定是否会发生光电效应，

9、D 错误.8.（2019陕西汉中市下学期模拟）用如图3所示的光电管研究光电效应，当滑动变阻器的滑片 位于某一位置，开关S闭合时，用单色光照射光电管阴极K,电流计G的指针发生偏转， 用单色光b照射光电管阴极K时，电流计G的指针不发生偏转，则（）图3A.。光的强度一定大于6光的强度8 .。光的频率一定大于阴极K的极限频率C.力光的频率一定小于阴极K的极限频率D.开关S断开后，用单色光。照射光电管阴极K,电流计G的指针一定不会发生偏转答案B 解析用某种光照射金属能否发生光电效应与光的强度无关，所以无法判断4、6光的强度, 故A错误；用某种频率的单色光q照射光电管阴极K,电流计G的指针发生偏转，知光频

10、 率大于金属的极限频率，故B正确；由于在光电管两端加了反向电压，用6光照射时，电流 计G指针不发生偏转，所以无法判断是否发生光电效应，即无法判断6光的频率与阴极K的 极限频率大小关系，故C错误；由于在光电管两端加了反向电压，电流计G的指针发生偏转 即电子能从阴极运动到阳极，所以断开开关即不加反向电压时，电子一定能从阴极运动到阳 极，即电流计G的指针一定发生偏转，故D错误.9 .从1907年起，美国物理学家密立根就开始以精湛的技术测量光电效应中几个重要的物理量.他通过如图4甲所示的实验装置测量某金属的遏止电压Uo与入射光频率也 作出图乙所 示的Uo-y图像，由此算出普朗克常量并与普朗克根据黑体辐

11、射测出的相比较，以检验 爱因斯坦光电效应方程的正确性.已知电子的电荷量为e,则下列普朗克常量Zz的表达式正确的是（）乙a 7_e(Uo2Uoi)A. n 一V2-V1C. h= V2Vxe(U()2Uo)答案AB.U02 UoT h e(V2-vi)D仁式)Uo2 Uoi解析 根据少及动能定理eUo=Ek,得Uo=vW,所以图像的斜率左=02 = e eV2-vi，则=&U2一D,故A项正确.V2 V1第1讲 光电效应 波粒二象性过好双基关回扣基础知识训练基础题目一、光电效应及其规律1 .光电效应现象在光的照射下，金属中的电子从表面逸出的现象,发射出来的电子叫光电子.2 .光电效应的产生条件入

12、射光的频率大于或等于金属的极限频率.3 .光电效应规律(1)每种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于或等于这个极限频率才能产生干电效 应.(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大.(3)光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过KTS.(4)当入射光的频率大于极限频率时，饱和光电流的大小与入射光的强度成正比.【自测1】(2019广西钦州市四月综测)用一束单色光照射4、5两种金属，若照射4得到光电 子的最大初动能比照射B得到光电子的最大初动能大.则() A.若增大光照强度，则光电子的最大初动能增大B.金属力的逸出功比金属3的逸出功大C.金属4的截止频率比金属3的截

13、止频率低D.得到的光电子在真空中运动的速度为光速答案C解析 根据光电效应方程1?。2 =加一W=hv/rvo,由题意可知金属A的逸出功比金属B的 2逸出功小，金属/的截止频率比金属8的截止频率低，增大光照强度，单色光的频率不变， 则光电子的最大初动能不变，得到的光电子在真空中运动的速度小于光速，故C正确，A、 B、D错误.二、爱因斯坦光电效应方程1 .光子说：在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能 量 = 口.2 .逸出功少：电子从金属中逸出所需做功的最小值.3 .最大初动能：发生光电效应时，金属表面上的虫壬吸收光子后克服原子核的引力逸出时所 具有的动能的最大值

14、.4 .光电效应方程(1)表达式：丫=1加。2+%或mu? = hv一印. 22物理意义：金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是施，这些能量的一部分用来克服金 属的逸出功版,剩下的表现为逸出后由子的最大初动能.【自测2】(2019陕西宝鸡市高考模拟检测(二)已知某种金属的极限频率为加 现用频率为3yo 的光照射此金属板，所产生光电子的最大初动能为(6为普朗克常量X)A. 4Avo B. 3Avo C. 2/zvo D. hvo答案C解析该金属的逸出功为乎=/n外改用频率为3yo的光照射同一金属材料，根据光电效应方 程，所产生光电子的最大初动能以=360一甲=2加0,故C正确，A、B、D错误.三

15、、光的波粒二象性与物质波1 .光的波粒二象性(1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性.(2)光电效应说明光具有粒壬性.(3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二象性.2 .物质波(1)概率波：光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现，亮条纹是光子到达概率大 的地方，暗条纹是光子到达概率小的地方，因此光波又叫概率波.(2)物质波：任何一个运动着的物体，小到微观粒子，大到宏观物体，都有一种波与它对应，其波长2=，p为运动物体的动量，为普朗克常量. P【自测3(多选)下列说法中正确的是()A.光的波粒二象性学说彻底推翻了麦克斯韦的光的电磁说B.在光的双缝干涉实验中，暗条纹的地方是

16、光子永远不能到达的地方C.光的双缝干涉实验中，大量光子打在光屏上的落点是有规律的，暗条纹处落下光子的概 率小D.单个光子显示粒子性，大量光子显示波动性答案CD研透命题点 细研考纲和真题分析突破命题点高考热点/并透.命题点一光电效应电路和光电效应方程的应用1 .四点提醒(1)能否发生光电效应，不取决于光的强度而取决于光的频率.(2)光电效应中的“光”不是特指可见光，也包括不可见光.(3)逸出功的大小由金属本身决定，与入射光无关.(4)光电子不是光子，而是电子.2 .两条对应关系(1)光照强度大一光子数目多一发射光电子多一光电流大；(2)光子频率高一光子能量大一光电子的最大初动能大.3 .三个关系

17、式(1)爱因斯坦光电效应方程：y=，婷+阴(2)最大初动能与遏止电压的关系：Ek = eUo.逸出功与极限频率的关系力=60.【例1】(多选)(2019福建厦门市上学期期末质检)利用光电管研究光电效应的实验电路图如图 1所示，用频率为y的可见光照射阴极K,电流表中有电流通过，则()A.改用紫外线照射K,电流表中没有电流通过B.只增加该可见光的强度，电流表中通过的电流将变大C.若将滑动变阻器的滑片滑到4端，电流表中一定无电流通过D.若将滑动变阻器的滑片向8端滑动，电流表示数可能不变答案BD解析 用频率为v的可见光照射阴极K,能发生光电效应，则该可见光的频率大于阴极材料的 极限频率，紫外线的频率大

18、于可见光的频率，故用紫外线照射K,也一定能发生光电效应， 电流表中有电流通过，A错误；只增加可见光的强度，单位时间内逸出金属表面的光电子数 增多，电流表中通过的电流将变大，B正确；滑动变阻器的滑片滑到4端，光电管两端的电 压为零，但光电子有初动能，故电流表中仍有电流通过，C错误；滑动变阻器的滑片向3端 滑动时，若电流已达到饱和光电流，则电流表示数可能不变，D正确.【变式1】（2019北京市东城区二模）研究光电效应的实验规律的电路图如图2所示，加正向电 压时，图中光电管的A极接电源正极，K极接电源负极，加反向电压时，反之.当有光照射K极时，下列说法正确的是（A. K极中有无光电子射出与入射光频率

19、无关B.光电子的最大初动能与入射光频率有关C.只有光电管加正向电压时，才会有光电流D.光电管加正向电压越大，光电流强度一定越大答案B解析 K极中有无光电子射出与入射光频率有关，只有当入射光的频率大于K极金属的极限 频率时才有光电子射出，选项A错误；根据光电效应的规律，光电子的最大初动能与入射光 频率有关，选项B正确；光电管加反向电压时，只要反向电压小于遏止电压，就会有光电流 产生，选项C错误；在未达到饱和光电流之前，光电管加正向电压越大，光电流强度一定越 大，达到饱和光电流后，光电流的大小与正向电压无关，选项D错误.【例2】（2018全国卷H17）用波长为300 nm的光照射锌板，电子逸出锌板

20、表面的最大初动能 为1.28X10-19J.已知普朗克常量为6.63X IO J真空中的光速为3.00X 108ms.能使锌 产生光电效应的单色光的最低频率约为（）A. 1X1014 HzB. 8X1014HzC. 2X1015HzD. 8X10,5Hz答案B解析 设单色光的最低频率为由民=加一%知E=hv Wofi=hvo%o,又知刈=C,解得yo-8Xl()i4Hz.度式2】（多选X2017全国卷m19）在光电效应实验中，分别用频率为玲、出的单色光b照 射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为“和光电子的最大初动能分别为瓦和 Ekb.h为普朗克常量.下列说法正确的是（）A.若为理，则一定有

21、UaEkbC.若 UaUb，则一定有 EkaVEkbD.若%则一定有 hvaEkahbEkb答案BC命题点二 光电效应图像解析 由爱因斯坦光电效应方程得，k =九一%,由动能定理得，Ek = eU,若用。、b单色 光照射同种金属时，逸出功版相同.当时，一定有反用以UaUb,故选项A错误， B正确；若Ua 1014Hz,根据 hvo=印,则可求出该金属的逸出功大小PF=6.63X 10-34X5.15X IO14 J3.41 X 10-19 J,根据 Ek = hv-W,可知当入射光的频率为y = 7.00X10i4Hz时，则光电子的最大初动能为反= 6.63X 10-34X7.00X 1014

22、J-3.41 X 10-19J1.2X 1019J,故选项 D 正确.基础考点/自主前命题点三光的波粒二象性和物质波1 .从数量上看：个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性.2 .从频率上看：频率越低波动性越显著，越容易看到光的干涉和衍射现象；频率越高粒子性越显著，贯穿本 领越强，越不容易看到光的干涉和衍射现象.3 .从传播与作用上看：光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时往往表现出粒子性.4 .波动性与粒子性的统一由光子的能量石=加、光子的动量表达式也可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾：A表示粒子性的能量和动量的计算式中都含有描述波动性的物理量频

23、率y和波长九【例4】（多选）实物粒子和光都具有波粒二象性.下列事实中突出体现波动性的是（）A.电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样B.。射线在云室中穿过会留下清晰的径迹C.人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构D.人们利用电子显微镜观测物质的微观结构答案ACD解析 电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样，说明电子是一种波，故A正确；。射 线在云室中穿过会留下清晰的径迹，可以说明B射线是一种粒子，故B错误；人们利用慢中 子衍射来研究晶体的结构，中子衍射说明中子是一种波，故C正确；人们利用电子显微镜观 测物质的微观结构，利用了电子束的衍射现象，说明电子束是一种波，故D正确.【变式5下列各组现象能

24、说明光具有波粒二象性的是（）A.光的色散和光的干涉B.光的干涉和光的衍射C.泊松亮斑和光电效应D.光的反射和光电效应答案C【变式6】（多选X2019甘肃天水市调研）波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的 有（）A.光电效应现象揭示了光的粒子性B.热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性C.黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释D.动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波的波长也相等答案AB【变式7 （2019贵州安顺市适应性监测（三）下列说法正确的是（）A.铀核发生a衰变时，释放出a粒子和一定的能量，目前核电站就是利用铀核发生a衰变时释 放的能量B.如果利用紫光照射某种金属可以发生光电效应，改用红光一定不能发生光电效应C.氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，会吸收一定频率的光子D.机械波和电磁波都具有干涉、衍射的特性答案D解析 a衰变时放出的能量比较小，目前核电站利用的是铀核发生裂变时释放的能量，故A